É um problema de complexidade galáctica, mas os pesquisadores estão chegando perto de medir com precisão a massa da Via Láctea.

No último de uma série de artigos que poderiam ter implicações mais amplas para o campo da astronomia, Gwendolyn Eadie, astrofísica de McMaster, trabalhando com seu supervisor de PhD William Harris e com um estatístico da Queen's University, Aaron Springford, refinou o método de Eadie e Harris para medir a massa da galáxia que abriga nosso sistema solar.

A resposta curta, usando o método refinado, está entre 4,0 X 10 ¹¹ e 5,8 X 10 ¹¹ massas solares. Em termos mais simples, é sobre a massa do nosso Sol, multiplicado por 400 a 580 bilhões. O sol, para o registro, tem uma massa de dois nonilhões (que são 2 seguidos por 30 zeros) quilogramas, ou 330, 000 vezes a massa da Terra. Esta estimativa de massa galáctica inclui matéria até 125 kiloparsecs do centro da Galáxia (125 kiloparsecs é quase 4 X 10 ¹⁸ quilômetros). Quando a estimativa de massa é estendida para 300kpc, a massa é de aproximadamente 9 x 10 ¹¹ massas solares.

Medindo a massa de nossa galáxia, ou qualquer galáxia, é particularmente difícil. Uma galáxia inclui não apenas estrelas, planetas, luas, gases, poeira e outros objetos e materiais, mas também uma grande ajuda de matéria escura, uma forma misteriosa e invisível de matéria que ainda não foi totalmente compreendida e não foi detectada diretamente no laboratório. Astrônomos e cosmologistas, Contudo, pode inferir a presença de matéria escura por meio de sua influência gravitacional em objetos visíveis.

Eadie, um candidato a PhD em Física e Astronomia na Universidade McMaster, tem estudado a massa da Via Láctea e seu componente de matéria escura desde que começou a pós-graduação. Ela usa as velocidades e posições dos aglomerados de estrelas globulares que orbitam a Via Láctea. As órbitas dos aglomerados globulares são determinadas pela gravidade da galáxia, que é ditado por seu componente massivo de matéria escura.

Anteriormente, Eadie desenvolveu uma técnica para usar velocidades de aglomerados globulares (GCs), mesmo quando os dados estavam incompletos.

A velocidade total de um GC deve ser medida em duas direções:uma ao longo de nossa linha de visão, e um no plano do céu, chamado de movimento adequado. Os pesquisadores ainda não mediram os movimentos adequados de todos os GCs ao redor da Via Láctea. Eadie, Contudo, havia desenvolvido anteriormente uma maneira de usar essas velocidades que são apenas parcialmente conhecidas, além das velocidades que são totalmente conhecidas, para estimar a massa da galáxia.

Agora, Eadie usou um método estatístico chamado análise bayesiana hierárquica que inclui não apenas dados completos e incompletos, mas também incorpora incertezas de medição em uma fórmula estatística extremamente complexa, mas mais completa. Para fazer o cálculo mais recente, os autores levaram em consideração que os dados são meramente medidas das posições e velocidades dos aglomerados globulares e não necessariamente os valores verdadeiros. Eles agora tratam as verdadeiras posições e velocidades como parâmetros no modelo (o que significava adicionar 572 novos parâmetros ao método existente).

Os métodos estatísticos bayesianos não são novos, mas sua aplicação à astronomia ainda está em seus estágios iniciais, e Eadie acredita que sua capacidade de acomodar a incerteza enquanto ainda produz resultados significativos abre muitas novas oportunidades no campo.

"Com a aproximação da era do Big Data, Acho que é importante pensarmos cuidadosamente sobre os métodos estatísticos que usamos na análise de dados, especialmente em astronomia, onde os dados podem estar incompletos e ter vários graus de incerteza, " ela diz.

Hierarquias bayesianas têm sido úteis em outros campos, mas estão apenas começando a ser aplicadas na astronomia, Eadie explicou.